(57)【要約】【課題】簡単な構成にてクランク室内の摺動部での焼付きを防止する斜板式圧縮機の保護装置を提供する。【解決手段】斜板式圧縮機１０の保護装置は、クランク室２０内のガス温度を検知するための温度センサ９４と、温度センサ９４によって検知したガス温度が所定の上限温度を超えたとき、回転軸７０の回転数を低下させる制御装置４６とを備える。【選択図】図１
2007198292.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランク室内に回転軸の回転運動をピストンの往復運動に変換する斜板及びシューを具備し、前記ピストンの往復運動によって作動流体を圧縮する斜板式圧縮機のための保護装置において、
前記クランク室内のガス温度を検知するための温度センサと、
前記温度センサによって検知したガス温度が所定の上限温度を超えたとき、前記回転軸の回転数を低下させる保護手段と
を備えることを特徴とする斜板式圧縮機の保護装置。
【請求項２】
前記作動流体はＣＯ２であることを特徴とする請求項１に記載の斜板式圧縮機の保護装置。
【請求項３】
前記斜板式圧縮機は、前記回転軸に断続的に動力を伝える電磁クラッチを更に具備し、
前記保護手段は、前記ガス温度が所定の上限温度を超えると前記電磁クラッチを切る
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の斜板式圧縮機の保護装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、斜板式圧縮機の保護装置に係わり、より詳しくは作動流体としてのＣＯ２を圧縮する斜板式圧縮機に適した保護装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
斜板式圧縮機は、例えば自動車用空調システムの冷凍回路に適用され、作動流体としての冷媒を圧縮する。斜板式圧縮機は、クランク室内に、回転軸と一体に回転可能な斜板を有し、斜板の外周部には、回転運動をピストンの往復運動に変換するシューが摺接する。
斜板式圧縮機には、冷凍回路に求められる冷凍能力や外部から供給される動力に合わせて吐出容量を調整する容量可変手段を更に備えたものがある。容量可変手段は、クランク室と吸入室との間を繋ぐ連通路を容量制御弁によって開閉し、クランク室内の背圧を変化させることでピストンのストローク長を変化させる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
その上、特許文献１の圧縮機に適用された容量可変手段は、クランク室内に対応して温度変化する部分の温度を検出する温度センサを有し、温度センサで検出された温度が所定の温度以上になると、連通路を開いて吐出容量を増大する。即ち、この容量可変手段は、温度センサで検出された温度が所定の温度以上になると、クランク室への冷媒供給量を増大し、冷媒に含まれる潤滑油によってクランク室内での焼付きの発生等を防止する。
【特許文献１】特開平4-325781号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の斜板式圧縮機の場合、温度センサで検出された温度が所定の温度以上になったとき、連通路が開かれて吐出量が増大するため、斜板とシューとの間でのＰＶ値が高くなる。このため、潤滑油の供給量が増加したとしても、斜板にシューが焼付いてしまい、圧縮機が動作不能になる虞がある。とりわけ、作動流体としてＣＯ２を圧縮する場合、クランク室内のガス温度が従来のフロンを圧縮した場合よりも高く、摺動条件が厳しいので、焼付きの可能性が高くなる。
【０００５】
本発明は上述の事情に基づいてなされたもので、その目的とするところは、簡単な構成にてクランク室内の摺動部での焼付きを防止する斜板式圧縮機の保護装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、上記目的を達成するため種々検討を重ねる過程で、クランク室内のガス温度が所定の温度を超えると、クランク室内の摺動部で焼付きが発生することを見出し、本発明に想到した。
すなわち、本発明の請求項１の斜板式圧縮機の保護装置は、クランク室内のガス温度を検知するための温度センサと、温度センサによって検知したガス温度が所定の上限温度を超えたとき、回転軸の回転数を低下させる保護手段とを備えることを特徴とする（請求項１）。
【０００７】
請求項２の斜板式圧縮機の保護装置は、圧縮機により圧縮される作動流体がＣＯ２であることを特徴とする（請求項２）。
請求項３の斜板式圧縮機の保護装置は、斜板式圧縮機が、回転軸に断続的に動力を伝える電磁クラッチを更に具備し、保護手段が、前記ガス温度が所定の上限温度を超えると電磁クラッチを切ることを特徴とする（請求項３）。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１の斜板式圧縮機の保護装置によれば、温度センサによって検知されたクランク室内のガス温度が所定の上限値を超えたとき、保護手段が回転軸の回転数を低下させるため、クランク室内の摺動部でのＰＶ値が低下する。このため、クランク室内の摺動部での摺動条件が緩和され、これら摺動部、特に斜板とシューとの間での焼付きが防止される。
請求項２の斜板式圧縮機の保護装置では、圧縮機が作動流体としてＣＯ２を圧縮することから、クランク室内のガス温度が従来のフロンを圧縮する場合よりも高くなる。このため、クランク室内の摺動条件がフロンを圧縮する場合よりも厳しいけれども、この保護装置では、クランク室内のガス温度が所定の上限値を超えたとき、保護手段が回転軸の回転数を低下させ、摺動条件を緩和する。この結果として、この保護装置によれば、圧縮機がＣＯ２を圧縮する場合でも摺動部での焼付きが防止される。
【０００９】
請求項３の斜板式圧縮機の保護装置では、保護手段が電磁クラッチを切ることによって、回転軸の回転数を瞬時に低下させる。電磁クラッチは、通常、回転軸に供給される動力と冷凍回路に要求される冷凍能力等とがバランスするように断続されるが、この保護装置では、温度センサによって検知されたガス温度が所定の温度を超えたときにも、電磁クラッチを切ることによって、簡単な構成によって確実に焼付きが防止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は、一実施形態の保護装置を適用した可変容量型の斜板式圧縮機１０を示しており、この圧縮機１０は、例えば、自動車用空調システムの冷媒回路に適用される。
圧縮機１０はシリンダブロック１２を備え、シリンダブロック１２の一端から筒状の外周壁１４が軸線方向に一体に突出している。外周壁１４の開口端には、締結ボルト１６を用いてボトムカバー１８が気密に取り付けられ、シリンダブロック１２とボトムカバー１８との間にはクランク室２０が区画される。
【００１１】
シリンダブロック１２の他端には、ガスケット（図示せず）及びバルブプレート２２を介してシリンダヘッド２４が配置され、締結ボルト１６によって、シリンダヘッド２４、シリンダブロック１２及びボトムカバー１８が連結されている。
シリンダヘッド２４の外周壁には吸入ポート及び吐出ポート（図示せず）が形成され、シリンダヘッド２４の内部には、これら吸入及び吐出ポートがそれぞれ開口する吸入室２６及び吐出室２８が区画されている。また、シリンダヘッド２４内には、電磁制御弁３０を収容した制御弁室３２が区画されている。
【００１２】
吸入室２６は、バルブプレート２２に形成された複数の吸入孔を通じてシリンダブロック１２のシリンダボア３４に連通し、吸入リード弁（図示せず）により開閉される。そして、吸入室２６は、バルブプレート２２に形成された固定絞り３６を通じてクランク室２０と常時連通している。
吐出室２８は、バルブプレート２２に形成された複数の吐出孔を通じて各シリンダボア３４に連通し、各吐出孔は吐出リード弁３７により吐出室２８側にて開閉される。
【００１３】
また、シリンダヘッド２４には、吐出室２８と制御弁室３２との間を連通する入力側連通路３８が形成される一方、制御弁室３２からバルブプレート２２まで延びる出力側連通路４０が形成されている。この出力側連通路４０は、バルブプレート２２、ガスケット及びシリンダブロック１２を貫通して延びる貫通孔４２に接続され、出力側連通路４０及び貫通孔４２を通じて制御弁室３２とクランク室２０との間が連通している。
【００１４】
電磁制御弁３０には、外部の制御装置４６が電気的に接続され、制御装置４６は、電磁制御弁３０を駆動することによって入力側連通路３８と出力側連通路４０との間を接続又は遮断させることができ、もって、吐出室２８とクランク室２０との間を断続的に連通させることができる。
更に、シリンダヘッド２４には、吸入室２６と制御弁室３２との間を延びる感圧連通路４８が形成されており、電磁制御弁３０は、吐出室２８内の圧力変化によっても自律的に作動し、入力側連通路３８と出力側連通路４０との間を接続又は遮断する。
【００１５】
シリンダブロック１２のシリンダボア３４内には、ピストン５０が往復動自在に挿入され、これらピストン５０のテール部は、そのシリンダボア３４からクランク室２０内に突出している。
ピストン５０のテール部には、外部からの動力が断続的に伝達される。そのために、圧縮機１０は、例えばエンジン等の動力源から動力を受け取る電磁クラッチ５２を有する。
【００１６】
電磁クラッチ５２のドライブ側ユニットを構成するドライブロータ５４は、ボトムカバー１８の小径筒部の外側にベアリング５６を介して回転可能に支持されている。ドライブロータ５４の外周にはベルト溝が形成され、ドライブロータ５４と動力源との間にベルトが架け回される。ドライブロータ５４内にはソレノイド５８が配置され、ソレノイド５８は、環状のブラケットを介してボトムカバー１８に固定され、制御装置４６に電力線５９を通じて接続されている。
【００１７】
ドライブロータ５４の端面近傍には、電磁クラッチ５２のドリブン側ユニットを構成するアーマチュア板６０が配置され、アーマチュア板６０の背面にはアウタリング６２がリベット結合されている。アウタリング６２は弾性部材６４を介してホイール６６に連結され、弾性部材６４は、ソレノイド５８の電磁力によりドライブロータ５４の端面にアーマチュア板６０の摩擦面が押し付けられるのを許容する。ホイール６６はフランジ付きのカプラ６８にリベット結合され、カプラ６８は回転軸７０の一端部にスプライン結合されている。
【００１８】
回転軸７０は、ボトムカバー１８の小径筒部及びクランク室２０を貫通し、シリンダブロック１２の中央に形成されたシャフト孔まで延びている。回転軸７０は、小径筒部及びシャフト孔内に配置された２つの軸受７２,７４を介してボトムカバー１８及びシリンダブロック１２により回転自在に支持されている。なお、小径筒部内には、軸受７２よりもカプラ６８側にリップシール７６配置され、リップシール７６は小径筒部内を気密に区画している。
【００１９】
回転軸７０の回転運動をピストン５０の往復運動に変換すべく、圧縮機１０は変換機構を備えている。
より詳しくは、回転軸７０には円盤状のロータ７８が相対回転不能に固定されている。ロータ７８はボトムカバー１８近傍に位置し、ロータ７８とボトムカバー１８との間にはスラストベアリング８０が配置されている。
【００２０】
ロータ７８とシリンダブロック１２との間を延びる回転軸７０の部分は、環状の斜板ボス８２を貫通し、斜板ボス８２はヒンジ８４を介してロータ７８に連結されている。従って、斜板ボス８２は、回転軸７０に対して傾動可能であるとともに、回転軸７０と一体に回転可能である。
斜板ボス８２には外側から環状の斜板８６が嵌合している。ここで、前述したピストン５０のテール部には、回転軸７０に向けて開口した凹所が形成され、斜板８６の外周部は凹所内に位置づけられる。凹所内には、それぞれ半球状の１組のシュー８８が傾動可能に配置され、斜板に８６の外周部に対して摺接するシュー８８を介して、斜板８６とピストン５０とが連結されている。
【００２１】
そして、一実施形態の保護装置は、クランク室２０内のガス温度を測定するための温度センサを有する。
より詳しくは、クランクケースとしての外周壁１４には給油孔が形成され、給油孔にはプラグ９０がねじ込まれている。プラグ９０には、外側に開口した有底穴が形成され、有底穴にはシース９２が挿入されている。シース９２の先端部内側には、クランク室２０近傍に位置するように、温度センサとしてのサーミスタ９４が配置され、サーミスタ９４は、制御装置４６に電気的に接続されている。
【００２２】
制御装置４６は、保護装置の制御も実行し、サーミスタ９４の抵抗値に基づいて、クランク室２０内のガス温度を検知する。制御装置４６は、検知したガス温度が所定の上限温度、例えば１７０℃を超えると、電磁クラッチ５２を切る。即ち、電力線５９を通じたソレノイド５８への給電を中止する。そして、検知したガス温度が所定の上限温度を下回ると、再び電磁クラッチ５２を接続する。即ち、電力線５９を通じたソレノイド５８への給電を再開する。
【００２３】
以下、上述した圧縮機１０の動作について説明する。
圧縮機１０のドライブロータ５４は、例えばエンジンからの動力を伝達するベルト（図示せず）によって回転させられる。このとき、電磁クラッチ５２のソレノイド５８に制御装置４６から電力が供給され、電磁クラッチ５２が接続されると回転軸７０も回転する。この回転軸７０の回転に伴って、ロータ７８及び斜板ボス８２を介して斜板８６も回転し、斜板８６の回転運動は、シュー８８を介してピストン５０の往復運動に変換される。そして、各ピストン５０の往復運動によって、吸入室２６内の冷媒等の作動流体が吸入弁を通じてシリンダボア３４に吸入される吸入行程と、シリンダボア３４内の作動流体が圧縮を経て吐出リード弁３７を通じて吐出室２８に吐出される圧縮／吐出行程とが交互に実施される。
【００２４】
吸入工程及び圧縮／吐出工程が実施されている間、圧縮機１０から吐出ポートを通じて吐出される作動流体の吐出量は、制御装置４６が電磁制御弁３０を駆動することにより調整される。
より詳しくは、冷媒の吐出量を減少させる場合には、電磁制御弁３０を開作動させ、吐出室２８から入力側連通路３８、出力側連通路４０及び貫通孔４２を通じてクランク室２０へと圧縮冷媒の一部を供給する。これにより、クランク室２０内の圧力（背圧）が、吸入室２６内の圧力、即ち吸入行程を実行しているシリンダボア３４内の圧力よりも大きくなると、そのピストン５０に対して前方（バルブプレート２２側）に向かう付勢力が加えられる。このためピストン５０のストローク長が減少し、各シリンダボア３４から吐出室２８内への圧縮冷媒の吐出量が減少する。なお、ピストン５０に加わる前方への付勢力が増大するのに伴い、斜板８６は、回転軸７０と直交する仮想面に対して平行になるように傾動する。
【００２５】
一方、冷媒の吐出量を増大させる場合には、電磁制御弁３０を閉作動させ、吐出室２８からクランク室２０への圧縮冷媒の供給を遮断する。ここで、クランク室２０は固定絞り３６を介して吸入室２６と常時連通しているので、クランク室２０内の圧力は徐々に吸入室２６の圧力まで減少する。従って、ピストン５０に加わる前方への付勢力が減少するので、ピストン５０のストローク長が増大し、各シリンダボア３４から吐出室２８内への圧縮冷媒の吐出量が増大する。なお、ピストン５０に加わる前方への付勢力が減少するのに伴い、斜板８６は、回転軸７０と直交する仮想面に対して傾斜するように傾動する。
【００２６】
また、冷媒の吐出量が過剰となって、例えば蒸発器での冷媒圧力が低くなり、吸入室２６の圧力が極度に低下した場合、電磁制御弁３０は、感圧連通路４８を通じてこの圧力低下を感知し、自ら開作動する。これにより、クランク室２０内に圧縮冷媒の一部が供給され、吐出量が減少する。
そして、吸入工程及び圧縮／吐出工程が実施されている間に、温度センサとしてのサーミスタ９４を用いて検知されたクランク室２０内のガス温度が所定の上限温度を超えると、制御装置４６は保護装置の一部として機能し、電磁クラッチ５２を切る。これにより、回転軸７０への動力が遮断されて回転軸７０の回転数が低下するため、クランク室２０内の摺動部でのＰＶ値が低下する。この結果、クランク室２０内の摺動部での摺動条件が緩和され、これら摺動部、特に斜板８６とシュー８８との間での焼付きが防止される。
【００２７】
その上、保護装置によって、クランク室２０内のガス温度が上限温度以下に略保持されるので、Ｏリングの耐久性も確保される。
本発明は上述した一実施形態に限定されることはなく種々変更が可能である。
例えば、圧縮機１０が圧縮する作動流体の種類は特に限定されない。しかしながら、一実施形態の圧縮機の保護装置によれば、圧縮機１０が作動流体としてＣＯ２を圧縮した場合でも、焼付きが確実に防止される。
【００２８】
即ち、ＣＯ２を圧縮する場合、クランク室２０内のガス温度が従来のフロンを圧縮する場合よりも高くなる。このため、クランク室２０内の摺動条件がフロンを圧縮する場合よりも厳しいけれども、この保護装置は、クランク室２０内のガス温度が所定の上限値を超えたとき、回転軸の回転数を低下させ、摺動条件を緩和する。この結果として、この保護装置によれば、圧縮機がＣＯ２を圧縮する場合でも摺動部での焼付きが防止される。
【００２９】
一実施形態では、保護装置の温度センサが、クランク室２０内のガス温度を検知するけれども、本発明において検知されるガス温度は、必ずしも正確でなくてもよく、ガス温度に略対応して変化する値であればよい。
一実施形態では、保護装置の温度センサとしてサーミスタ９４を用いたけれども、温度センサは、クランク室２０内のガス温度若しくはガス温度に対応する値を検知できるものであればよい。例えば、温度センサとして、図２に示したように、バイメタルを用いたサーモスタット９６を用いてもよい。この場合、サーモスタット９６は、サーミスタ９４と同じくシースの先端内部に配置され、且つ、電力線５９に介挿される。サーモスタット９６は、上限温度を跨いで自律的に電力供給を断続するので、より簡単な構成にて焼付きが防止される。
【００３０】
一実施形態では、圧縮機１０が電磁クラッチ５２を有していたけれども、圧縮機はクラッチレスタイプであってもよい。この場合、制御装置４６は、例えば回転軸に動力を伝達するベルトの走行速度を低下させることで、回転軸７０の回転数を低下させることができる。ただし、圧縮機１０が電磁クラッチ５２を有していれば、簡単な構成にて、回転軸７０の回転数を瞬時に低下させることができる。
【００３１】
最後に、本発明に係る斜板式圧縮機の保護装置は、可変容量型の斜板式圧縮機のみならず、固定容量型の斜板式圧縮機にも適用可能であるのはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施例の保護装置を適用した可変容量型の斜板式圧縮機の縦断面図である。
【図２】変形例の温度センサと、制御装置及び電磁クラッチとの接続を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０  斜板式圧縮機
２０  クランク室
４６  制御装置
５２  電磁クラッチ
７０  回転軸
９４  サーミスタ（温度センサ）
【図１】
2007198292.tif 000003
【図２】
2007198292.tif 000004